CN112403537A - 一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 - Google Patents
一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112403537A CN112403537A CN201910773758.1A CN201910773758A CN112403537A CN 112403537 A CN112403537 A CN 112403537A CN 201910773758 A CN201910773758 A CN 201910773758A CN 112403537 A CN112403537 A CN 112403537A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- digital microfluidic
- excitation signal
- droplet
- values
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hematology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
Abstract
本发明涉及微流控领域，具体涉及一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路。该检测方法、系统及电路对数字微流控设备输出的电压值进行分压，对每个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值，根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴，激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。基于电润湿的数字微流控平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及微流控领域，具体而言，涉及一种数字微流控(DigitalMicrofluidics，DMF)液滴定位的检测方法、系统及电路。
背景技术
电润湿是指利用电势调控液体和固体界面表面张力，从而改变液滴接触角的效应。利用电润湿效应的数字微流控系统，通常将电场作用于导电电极阵列，通过时序电信号来操控微量液滴在电极间移动的技术。在理想的数字微流控系统中，每一次驱动电位信号的施加都会使目标液滴移动到相应的电极上。然而，在实际操作过程中，微液滴的移动及准确位置很难被肉眼或其他光学观察系统所定位，而且当同时操控多个微滴时判断所有微滴是否准确达到预定位置较为困难。微滴位置的准确识别对操控的准确性和系统的稳定性尤为关键。
美国加州大学洛杉矶分校的Saman Sadeghi等人在《analytical chemistry》发表《On Chip Droplet Characterization:A Practical，High-Sensitivity Measurement ofDroplet Impedance in Digital Microfluidics》一文，提出了一种基于阻抗分析原理的液滴检测系统。指出在现有的交流(正弦波，幅值为100伏特，频率为10千赫兹)驱动液滴电路上串联一个电阻，这种平台很容易实施而且对驱动电压的影响可以忽略不计。为了能够精准地测量电阻两端的复电压，文中使用基于软件的方法来检测复电压，而这种方法较为复杂，此外其正弦激励信号也较难产生。
发明内容
本发明实施例提供了一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路，以至少解决现有数字微流控系统液滴定位较为复杂的技术问题。
根据本发明的一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测方法，包括以下步骤：
生成激励信号，将激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
进行分压，获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；
根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴。
进一步地，预设阈值包括：和主频相等点的模值、快速傅里叶变换后最大的模值、和主频相等点对应的时域幅值、原始信号的电压有效值、输入信号和分压信号的相位差。
进一步地，预设阈值＝(有液滴模值min+无液滴模值max)/2；其中有液滴模值min指的是当多个电极上都有液滴时，所采集到多个模值中的最小值；无液滴模值max指的是当多个电极上无液滴时，所采集到多个模值中的最大值。
进一步地，检测方法还包括激励信号的选择，激励信号的选择包括：
通过检测方法计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
进一步地，检测方法在获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力。
进一步地，检测方法在获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值分别进行同相加法运算，并对同相加法运算后的电压值再次进行分压处理。
根据本发明的另一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测系统，包括：单片机、多通道选择器、前端分压电路；
单片机控制多通道选择器分别发送激励信号，将激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
前端分压电路进行分压，获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
单片机对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；并根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴。
进一步地，单片机计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
进一步地，检测系统还包括：
电压跟随器，电压跟随器与前端分压电路连接，对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力；
同相加法器，与电压跟随器连接，对运算放大后的多个电压值分别进行同相加法运算；
后端分压电路，与同相加法器连接，对同相加法运算后的电压值进行再次分压处理。
根据本发明的再一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测电路，包括：双运算放大器和电阻R1-R7,双运算放大器的1脚接2脚、电阻R1,3脚接电阻R7后接GND,4脚接VEE、5脚接电阻R1、R2,6脚接电阻R3后接GND、接电阻R4，7脚接电阻R4、依次接电阻R5及R6后接GND，8脚接VCC；其中双运算放大器的3脚与电阻R7之间设置节点1，用于连接数字微流控设备的导电盖子；电阻R5与电阻R6之间设置节点2，用于连接单片机上的ADC。
本发明实施例中的数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路，对数字微流控设备输出的电压值进行分压，对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值，根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴，激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。基于电润湿的数字微流控(Digital Microfluidics，DMF)平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明数字微流控液滴定位的检测方法的流程图；
图2为本发明数字微流控液滴定位的最优激励信号选取的流程图；
图3为本发明中数字微流(DMF)设备模型图；
图4为本发明数字微流控液滴定位的检测系统框图；
图5为本发明数字微流控液滴定位的检测电路图；
图6为本发明有无液滴的波特图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测方法，参见图1，包括以下步骤：
S101:产生激励信号，将激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
S102:进行分压，获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
S103:对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；
S104:根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴。
本发明实施例中的数字微流控液滴定位的检测方法，对数字微流控设备输出的电压值进行分压，对多个电压值数据点分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值，根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴，激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。基于电润湿的数字微流控(Digital Microfluidics，DMF)平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。
作为优选的技术方案中，预设阈值包括：和主频相等点的模值、快速傅里叶变换后最大的模值、和主频相等点对应的时域幅值、原始信号的电压有效值、输入信号和分压信号的相位差。
作为优选的技术方案中，预设阈值＝(有液滴模值min+无液滴模值max)/2；其中有液滴模值min指的是当多个电极上都有液滴时，所采集到多个模值中的最小值；无液滴模值max指的是当多个电极上无液滴时，所采集到多个模值中的最大值。
作为优选的技术方案中，参见图2，检测方法还包括：
S100:最优激励信号的选择；
最优激励信号的选择包括：
选择多个电压值及多个频率值下的激励信号，通过检测方法计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
作为优选的技术方案中，检测方法在获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力。
作为优选的技术方案中，检测方法在获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值进行同相加法运算，并对同相加法运算后的电压值进行再次分压处理。
实施例2
根据本发明的另一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测系统，参见图4，包括：单片机、多通道选择器、前端分压电路；
单片机控制多通道选择器分别产生激励信号，将激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
前端分压电路进行分压，获得数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
单片机对对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；并根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴。
本发明实施例中的数字微流控液滴定位的检测系统，对数字微流控设备输出的电压值进行分压，对多个电压值数据点分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值，根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴，激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。基于电润湿的数字微流控(Digital Microfluidics，DMF)平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。
作为优选的技术方案中，单片机选择多个电压值及多个频率值下的激励信号，计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
作为优选的技术方案中，参见图4，检测系统还包括：
电压跟随器，电压跟随器与前端分压电路连接，对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力；
同相加法器，与电压跟随器连接，对运算放大后的多个电压值分别进行同相加法运算；
后端分压电路，与同相加法器连接，对同相加法运算后的电压值进行再次分压处理。
实施例3
根据本发明的再一实施例，提供了一种数字微流控液滴定位的检测电路，参见图5，包括：双运算放大器和电阻R1-R7,双运算放大器的1脚接2脚、电阻R1,3脚接电阻R7后接GND,4脚接VEE、5脚接电阻R1、R2,6脚接电阻R3后接GND、接电阻R4，7脚接电阻R4、依次接电阻R5及R6后接GND，8脚接VCC；其中双运算放大器的3脚与电阻R7之间设置节点1，用于连接数字微流控设备的导电盖子；电阻R5与电阻R6之间设置节点2，用于连接单片机上的ADC。
本发明实施例中的数字微流控液滴定位的检测电路，对数字微流控设备输出的电压值进行分压，对多个电压值数据点分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值，根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出数字微流控设备中各电极上有无液滴，激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。基于电润湿的数字微流控(Digital Microfluidics，DMF)平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。
下面以具体的实施例，对本发明数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路进行详细描述：
数字微流控(DMF)设备模型图如附图3所示。图3是数字微流控设备的模型。从下到上依次是基底、电极、介电层、疏水层、液滴(没液滴时是空气或填充液体介质)、疏水层、导电盖子。
该检测系统框图和检测电路原理图如附图4、5所示。该检测系统主要由五部分组成：
1.单片机控制64通道转换器(附图4中的HV507)依次发出高压高频方波信号(幅值为150-300伏特，频率为1千赫兹到100千赫兹)，该高压高频方波信号(激励信号)通过数字DMF设备再经过电阻R1(见附图5)接地，该电阻R1的主要作用是分压。图5是液滴检测系统的电路原理图，包括7个电阻和一个双运算放大器。其中节点1和ADC检测点为连接节点，其中节点1连接在数字微流控设备的导电盖子上，ADC检测点与单片机上的ADC相连。
当有液滴时，液滴之间的阻抗值较小；当没有液滴时，电极和导电盖子(例如氧化铟锡，Indium Tin Oxide，ITO玻璃)之间阻抗值比较大。所以有无液滴分别采集到的电压值是不相同的；
2.分压后的电压带负载能力较差。为提高其带负载的能力，分压后通过一个由运算放大器(附图5中的元器件双运算放大器的输入端口6)构成的电压跟随器；
3.电压跟随器的输出电压有负电压。为了让单片机的ADC能够采集，电压跟随器的输出接到一个同相加法器(附图5中的元器件双运算放大器的输出端口7)，同相加法器的另一个输入来自单片机上的电压，例如3.3V。
4.同相加法器的输出电压大于3.3V，不能被ADC直接采集。为此再经过分压电路(附图5中的电阻R7和双运算放大器的端口8构成分压电路)，降到3.3V以内，被单片机上的ADC采集；
5.ADC采集N(取值范围为128-2056)个数据点，在单片机内部做N点快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)。FFT又可以看做成一个滤波噪声的过程。因为FFT后每个数据点就对应着一个频率点(以基波频率为单位递增)，这个数据点的模值(实部和虚部平方和再开方)就是该频率点频率值下的模值。为了降低噪声的干扰，本发明直接选取和主频相等的那个数据点(当有液滴时，该数据点的模值实际上也是所有数据点中模值最大的点)。对比有液滴和无液滴的模值大小，此时设定一个阈值。该阈值大小取决于激励信号的电压和频率。例如在激励信号为150V、10Khz的方波信号，电极数目为180的条件下，阈值＝(有液滴模值min+无液滴模值max)/2。其中有液滴模值min指的是当180个电极上都有液滴时，液滴检测系统所采集到180个模值中的最小值，无液滴模值max指的是当180个电极上无液滴时，液滴检测系统所采集到180个模值中的最大值，所以该阈值就等于有液滴模值min和无液滴模值max之间的平均值。根据模值与设定的阈值比较，就可以判断出电极上有无液滴。
本发明的创新技术点至少在于：
1.激励信号和控制液滴驱动的信号都来于同一电子控制系统，方便系统整合，便于系统集成，实现系统小型化。
2.测试方案适用于不同种类检测信号(包含但不限于正弦波，方波，三角波等周期信号)。
3.系统解决方案兼容方波作为检测激励信号，易于电子控制系统产生。
4.通过检测模值信息，可实现平均单一通道检测时间小于2毫秒。
5.能够实现在300毫秒内，对180个电极上有无液滴进行检测。
6.电路结构较现有系统得到极大的简化及优化，只需要7个电阻和一个双运算放大器，简化了复电压的采集方法。
7.判断有无水性液滴最优激励信号的选择：
选择好波形后还要选择合适的电压大小和频率。因为在不同的频率下，有无液滴的模值是不同的(附图6)，所以它们的模值差也是不相同的。为了选择最优的电压和频率，本发明选择N个电压值(例如5个，电压分别为150V，170V，190V，210V，230V)，N个频率值(例如5个，分别为10KHz，20KHz，30Khz，40KHz，50KHz)。通过附图4中的液滴检测系统，分别采集有无液滴的模值，计算出在不同电压和不同频率下有无液滴的模值差。对比N条曲线，选取有无液滴模值差最大时的电压和频率作为本发明的激励信号。
8.有无水性液滴阈值的选择：
根据上述第2和7点中的方法，选择好了激励信号。为了进行多个电极的扫描，本发明还要选择出合适的阈值，来判断有无液滴。该阈值大小取决于最优激励信号的电压和频率。例如在激励信号为150V，10Khz的方波信号，电极数目为180的条件下，阈值＝(有液滴模值min+无液滴模值max)/2。其中有液滴模值min指的是当180个电极上都有液滴时，液滴检测系统所采集到180个模值中的最小值，无液滴模值max指的是当180个电极上无液滴时，液滴检测系统所采集到180个模值中的最大值。所以阈值就等于有液滴模值min和无液滴模值max之间的平均值。根据模值与设定的阈值比较，就可以在短时间内判断出多个电极上有无水性液滴。
9.本发明的液滴检测系统包括分压电路、电压跟随器、同相加法器、分压电路。其中电压跟随器、同相加法器和后端的分压电路是可选的。如果前端的分压电路分压后的波形带负载能力好，则电压跟随器就不需要；如果分压后的电压满足0<VR7<5V，则同相加法器和后端的分压电路也是不需要的；如果前面两条都满足，则只要一个分压电阻即可。在本发明中，可能会出现由于分压的波形带负载能力差，且有负电压，所以包括了电压跟随器，同相加法器和后端的分压电路。
10.本发明提出的检测系统除了检测DMF设备上有无水性液滴，还可以来检测DMF驱动系统与导电电极阵列的电极连接、分辨不同浓度的化学溶液、监测化学反应的过程等。
11.采集电压后做N点FFT，N的取值范围为128-2048，N点的选择既要能够较完整的采集到波形，又要能够在短时间内(例如300ms)检测180个电极上有无水性液滴。
12.采集电压后做N点FFT算法，选取和主频相等的点作为判断点，能够有效地滤除噪声干扰。还可以选择N点中模值最大的那个点作为判断点。
13.选择该点对应的时域的幅值作为判断有无液滴的条件。假设原始信号的峰值为A，那么FFT结果的每个点(除了第一个点的直流分量之外)的模值就是A的N/2倍，而第一个点就是直流分量，它的模值就是直流分量的N倍。所以还可以选择该点对应的时域的幅值作为判断条件。
14.由第13可知，还可以选择原始信号的电压有效值作为判断条件。对原始信号进行N点采样，然后FFT对其分析，得出直流分量、基波及各次谐波的有效值，再求平方和的平方根，就可以得出原始信号的有效值。
15.本发明还可以选择输入信号和分压信号的相位差作为有无液滴的判断条件。单片机上的两个ADC同时采集输入信号和输出信号，分别做FFT，然后选择和输入信号主频相等的点作为判断点，利用相位＝atan(虚部/实部)，相位差＝相位输入-相位输出。
16.本发明的检测系统包括分电路、电压跟随器、同相加法器、分压电路。还可以分别在电压跟随器和同相加法器的后端添加低通滤波器，滤除高于激励信号频率的噪声，这样单片机上ADC采集的电压会更稳定，更准确。
17.上述第16点中的低通滤波器还可以用锁相放大器代替，有效滤除所有其他频率分量。
18.附图4中的HV507也可以是其他数目的多通道选择器(例如16，32通道等)。
本发明的有益效果至少在于：
1.电路结构较现有系统得到极大的简化及优化，只需要7个电阻和一个双运算放大器，降低了成本；
2.使用方波作为检测激励信号，易于实现而且易于整合到现有的DMF驱动系统上；
3.算法简单，提高了效率；
4. 300ms内准确地检测180个电极上无水性液滴。
经实验验证可行，经过试验能够在300毫秒内准确地检测180个电极上有无水性液滴。
本发明的一种能够在电润湿数字微流控平台上短时间内判断出多个电极上有无水性液滴的检测方法、系统及电路，从而对液滴样本进行实时定位，监控液滴运动轨迹及复杂液滴间反应进程。是在基于电润湿的数字微流控(Digital Microfluidics，DMF)平台上，为多测试点液滴有无的快速判断提供一种全新的解决方案。本发明基于阻抗分析和快速傅里叶变换的检测电路，仅仅使用7个电阻和一个双运算放大器，便可在300ms内准确实现对不少于180个电极上有无水性液滴的检测。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
生成激励信号，将所述激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
进行分压，获得所述数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；
根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出所述数字微流控设备中各电极上有无液滴。
2.根据权利要求1所述的数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，所述预设阈值包括：和主频相等点的模值、快速傅里叶变换后最大的模值、和主频相等点对应的时域幅值、原始信号的电压有效值、输入信号和分压信号的相位差。
3.根据权利要求2所述的数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，所述预设阈值＝(有液滴模值min+无液滴模值max)/2；其中有液滴模值min指的是当多个电极上都有液滴时，所采集到多个模值中的最小值；无液滴模值max指的是当多个电极上无液滴时，所采集到多个模值中的最大值。
4.根据权利要求1所述的数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括激励信号的选择，所述激励信号的选择包括：
通过所述检测方法计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
5.根据权利要求1所述的数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，所述检测方法在获得所述数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力。
6.根据权利要求1所述的数字微流控液滴定位的检测方法，其特征在于，所述检测方法在获得所述数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值之后还包括：对多个电压值进行同相加法运算，并对同相加法运算后的电压值进行再次分压处理。
7.一种数字微流控液滴定位的检测系统，其特征在于，包括：单片机、多通道选择器、前端分压电路；
所述单片机控制多通道选择器分别发出激励信号，将所述激励信号输入至数字微流控设备产生电压值；
所述前端分压电路进行分压，获得所述数字微流控设备中多个电极进行分压后多个电压值；
所述单片机对多个电压值分别采集多次，并进行快速傅里叶变换，获取多个和激励信号频率相等点的模值；并根据激励信号的类型、电压和频率设置预设阈值，将多个和激励信号频率相等点的模值与预设阈值进行阈值比较，判断出所述数字微流控设备中各电极上有无液滴。
8.根据权利要求7所述的数字微流控液滴定位的检测系统，其特征在于，所述单片机计算出在不同电压和不同频率下有液滴与无液滴之间的模值差，选取模值差最大时的电压和频率下的信号作为激励信号。
9.根据权利要求7所述的数字微流控液滴定位的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：
电压跟随器，所述电压跟随器与所述前端分压电路连接，对多个电压值进行运算放大，提供其带负载能力；
同相加法器，与所述电压跟随器连接，对运算放大后的多个电压值分别进行同相加法运算；
后端分压电路，与所述同相加法器连接，对同相加法运算后的电压值再次进行分压处理。
10.一种数字微流控液滴定位的检测电路，其特征在于，包括：双运算放大器和电阻R1-R7,双运算放大器的1脚接2脚、电阻R1,3脚接电阻R7后接GND,4脚接VEE、5脚接电阻R1、R2,6脚接电阻R3后接GND、接电阻R4，7脚接电阻R4、依次接电阻R5及R6后接GND，8脚接VCC；其中双运算放大器的3脚与电阻R7之间设置节点1，用于连接数字微流控设备的导电盖子；电阻R5与电阻R6之间设置节点2，用于连接单片机上的ADC。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910773758.1A CN112403537A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910773758.1A CN112403537A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112403537A true CN112403537A (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=74779748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910773758.1A Pending CN112403537A (zh) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | 一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112403537A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113589395A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-11-02 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 一种血液分析仪中多通道管路试剂报警检测方法及装置 |
| WO2024138608A1 (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-04 | 深圳华大生命科学研究院 | 微流控分选芯片、液滴筛选方法、系统、设备及存储介质 |
-
2019
- 2019-08-21 CN CN201910773758.1A patent/CN112403537A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113589395A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-11-02 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 一种血液分析仪中多通道管路试剂报警检测方法及装置 |
| WO2024138608A1 (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-04 | 深圳华大生命科学研究院 | 微流控分选芯片、液滴筛选方法、系统、设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107250780B (zh) | 利用变化的电压刺激的基于纳米孔的测序 | |
| US6990422B2 (en) | Method of analyzing the time-varying electrical response of a stimulated target substance | |
| EP2741087B1 (en) | Method and system for fluid surface detection | |
| CN112403537A (zh) | 一种数字微流控液滴定位的检测方法、系统及电路 | |
| US20190204293A1 (en) | Sensor for chemical analysis and methods for manufacturing the same | |
| US9863905B2 (en) | Method for detecting contact of a pipetting needle | |
| CN104977062B (zh) | 用于液体的自动化分类的方法和设备 | |
| WO2008112635A1 (en) | Multi-channel lock-in amplifier system and method | |
| US10809221B2 (en) | Methods of electrochemically measuring an analyte with a test sequence having a pulsed DC block as well as devices, apparatuses and systems incorporating the same | |
| US9395322B2 (en) | Methods of scaling data used to construct biosensor algorithms as well as devices, apparatuses and systems incorporating the same | |
| US8262886B2 (en) | Apparatus for analyzing characteristics of particulate with dielectrophoresis of particulate by applying angle-modulated wave and method for the same | |
| CN105008907A (zh) | 血液状态分析装置、血液状态分析系统、血液状态分析方法及用于使计算机执行该方法的血液状态分析程序 | |
| CN102818822A (zh) | 利用分析样本中电抗变化以测量凝血酶原时间及血球容积比(hct%)的诊断装置及方法 | |
| JP2016224053A (ja) | 泡境界を検出する方法、及び当該方法を備える装置 | |
| CN111019814A (zh) | 一种基于纳米孔的核酸测序装置、核酸测序方法 | |
| CN112415357A (zh) | 数字微流控芯片与驱动系统连接的检测方法、系统及电路 | |
| KR102562103B1 (ko) | 재사용 배터리 진단 장치 및 방법 | |
| Guo et al. | Disposable microfluidic channel with dielectric layer on PCB for AC sensing of biological cells | |
| CN105652096B (zh) | 电导率的测试装置和用电设备 | |
| US20210041348A1 (en) | Holiday Testing Circuit for Coated Surface Inspection | |
| CN105700572A (zh) | 一种高性能液面探测控制装置及系统 | |
| EP1782053A2 (en) | Electrochemical sensor | |
| CN113805035A (zh) | 一种数字微流控系统的检测电路和检测方法 | |
| Rottigni et al. | Handheld 2-channel impedimetric cell counting system with embedded real-time processing | |
| Secme et al. | Dielectric Detection of Single Nanoparticles Using a Microwave Resonator Integrated with a Nanopore |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210708 Address after: 215163 Suzhou 88 high tech Zone, Jiangsu science and Technology City Applicant after: Suzhou Guoke medical technology development (Group) Co.,Ltd. Applicant after: Jiangsu drop logic Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 215163 Suzhou 88 high tech Zone, Jiangsu science and Technology City Applicant before: Suzhou Guoke medical technology development (Group) Co.,Ltd. Applicant before: ACXEL TECH Ltd. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210226 |